JP2002111552A - Acoustic echo canceler and hands-free telephone - Google Patents
Acoustic echo canceler and hands-free telephoneInfo
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- H04M9/08—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic
- H04M9/082—Two-way loud-speaking telephone systems with means for conditioning the signal, e.g. for suppressing echoes for one or both directions of traffic using echo cancellers
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はエコーキャンセラに
関し、特にハンズフリー通話機能を備える電話機（以
下、「ハンズフリー電話機」と称す）等に用いられる音
響エコーキャンセラに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an echo canceller, and more particularly to an acoustic echo canceller used for a telephone having a hands-free communication function (hereinafter referred to as "hands-free telephone").
【０００２】[0002]
【従来の技術】ハンズフリー電話機は、いちいちハンド
セットを持って話をする必要が無いため、様々な場所や
状況において好適に使用されその使用頻度も高い。しか
しながら、ハンズフリー通話時には一般にスピーカから
出力された音声がマイクに帰還入力されることによって
生じるエコーの問題が存在する。従って、良好な通話を
行うためにはこのエコーをキャンセルする必要がある。
従来からエコーをキャンセルするためのエコーキャンセ
ラに関する多くの研究が為されており、特にスピーカと
マイクを用いる系で発生したエコーをキャンセルするた
めのエコーキャンセラは「音響エコーキャンセラ」と呼
ばれることがある。2. Description of the Related Art Hands-free telephones do not need to be held with a handset and are used in various places and situations, and are frequently used. However, during a hands-free call, there is generally a problem of an echo caused by the sound output from the speaker being fed back to the microphone. Therefore, it is necessary to cancel this echo in order to make a good call.
Conventionally, many studies have been made on an echo canceller for canceling an echo. In particular, an echo canceller for canceling an echo generated in a system using a speaker and a microphone is sometimes called an “acoustic echo canceller”.
【０００３】図１は、ハンズフリー電話機等に用いられ
る音響エコーキャンセラの従来のブロック構成例を示し
たものである。図１において、引用符号１はスピーカ用
アンプ、２はスピーカ、３はマイク、４はマイク用アン
プ、５はアダプティブフィルタ、６は加算器、そして７
は音響エコーパスである。なお、ここでは図示されない
が電話機本体は図１の右側に位置する。FIG. 1 shows an example of a conventional block configuration of an acoustic echo canceller used for a hands-free telephone or the like. In FIG. 1, reference numeral 1 is a speaker amplifier, 2 is a speaker, 3 is a microphone, 4 is a microphone amplifier, 5 is an adaptive filter, 6 is an adder, and 7
Is an acoustic echo path. Although not shown here, the telephone body is located on the right side of FIG.
【０００４】電話機本体により相手側から受信した受信
音声信号は、スピーカ用アンプ１で増幅されて次段のス
ピーカ２から出力される。スピーカ出力の一部は音響エ
コーパス７を経てマイク３に入力され、マイクアンプ４
で増幅された後に加算器６の一方の入力（Ｓ−ＩＮ）に
入力される。加算器６のもう一方の入力には、前記受信
音声信号の入力（Ｒ−ＩＮ）によって擬似エコーを発生
するアダプティブフィルタ５の出力信号が入力される。
加算器６の出力信号（Ｓ−ＯＵＴ）はアダプティブフィ
ルタの入力信号（誤差信号）になるとともに、送信音声
信号として電話機本体から相手側に送信される。A received voice signal received from the other party by the telephone body is amplified by a speaker amplifier 1 and output from a speaker 2 at the next stage. A part of the speaker output is input to the microphone 3 via the acoustic echo path 7 and the microphone amplifier 4
After that, it is input to one input (S-IN) of the adder 6. The other input of the adder 6 receives the output signal of the adaptive filter 5 which generates a pseudo echo by the input (R-IN) of the received voice signal.
The output signal (S-OUT) of the adder 6 becomes an input signal (error signal) of the adaptive filter and is transmitted from the telephone body to the other party as a transmission audio signal.
【０００５】前記アダプティブフィルタ５では、エコー
経路の周波数特性と位相特性、すなわちスピーカ用アン
プ１、スピーカ２、音響エコーパス７、マイク３、及び
マイクアンプ４の合成された周波数特性と位相特性とを
推定し、アダプティブフィルタ５のフィルタ係数がそれ
と等しい特性を持つように逐次フィルタ係数を更新す
る。その結果、アダプティブフィルタ５を通過した受信
音声信号はマイク３に入力されるエコー信号に近い信号
（疑似エコー信号）となり、加算器６の負入力端子
（−）に前記擬似エコー信号を入力することで正入力端
子（＋）に入力されるエコー信号がキャンセルされる。The adaptive filter 5 estimates the frequency characteristics and phase characteristics of the echo path, that is, the combined frequency characteristics and phase characteristics of the speaker amplifier 1, the speaker 2, the acoustic echo path 7, the microphone 3, and the microphone amplifier 4. Then, the filter coefficients of the adaptive filter 5 are sequentially updated so that the filter coefficients have the same characteristics. As a result, the received audio signal that has passed through the adaptive filter 5 becomes a signal (pseudo echo signal) close to the echo signal input to the microphone 3, and the pseudo echo signal is input to the negative input terminal (-) of the adder 6. Cancels the echo signal input to the positive input terminal (+).
【０００６】図２は、アダプティブフィルタ５の一般的
な構成例を示したものである。図２において、ｘ（ｋ）
はアダプティブフィルタ５の入力信号であり、ｘ（ｋ）
が遅延素子Ｄを通過した信号はｘ（ｋ−１），ｘ（ｋ−
２），…，ｘ（ｋ−Ｌ＋１）と表される。各信号ｘ
（ｋ），ｘ（ｋ−１），…，ｘ（ｋ−Ｌ＋１）にはそれ
ぞれのフィルタ係数ｗ１（ｋ），ｗ２（ｋ），…，ｗＬ
（ｋ）が乗算され、その乗算結果の総和がアダプティブ
フィルタ５の出力信号ｙ（ｋ）となる。ここでＬはフィ
ルタ係数の総数を表す。FIG. 2 shows a general configuration example of the adaptive filter 5. In FIG. 2, x (k)
Is an input signal of the adaptive filter 5, and x (k)
Pass through the delay element D are x (k-1), x (k-
2),..., X (k−L + 1). Each signal x
(K), x (k−1),..., X (k−L + 1) have respective filter coefficients w1 (k), w2 (k),.
(K) is multiplied, and the sum of the multiplication results is the output signal y (k) of the adaptive filter 5. Here, L represents the total number of filter coefficients.
【０００７】このような構成のフィルタはＦＩＲ(Finit
e Impulse Response)フィルタとして知られており、フ
ィルタ係数の設定により任意の周波数特性と位相特性と
を持たせることができる。フィルタ係数ｗ１（ｋ），ｗ
２（ｋ），…，ｗＬ（ｋ）は適応アルゴリズムによって
誤差信号ｅ（ｋ）が最小となるように更新される。初期
状態のフィルタ係数は、一般的にはゼロで初期化され
る。適応アルゴリズムの例としては学習同定法などが知
られている。[0007] A filter having such a configuration is an FIR (Finit).
This filter is known as an e-impulse response filter, and can have arbitrary frequency characteristics and phase characteristics by setting filter coefficients. Filter coefficient w1 (k), w
2 (k),..., WL (k) are updated by an adaptive algorithm so that the error signal e (k) is minimized. The initial state of the filter coefficients is generally initialized to zero. As an example of the adaptive algorithm, a learning identification method is known.
【０００８】アダプティブフィルタ５の適応動作はＲ−
ＩＮ、誤差信号に基づき、誤差信号が最小となるようフ
ィルタ係数の更新を行う。しかし、誤差信号にはマイク
３に入力される背景雑音やマイクアンプ４の熱雑音など
が含まれる。これらの雑音成分の存在によりアダプティ
ブフィルタ５の周波数特性と位相特性とを近似する適応
動作が妨げられ、アダプティブフィルタ５を通過するこ
とで得られる疑似エコーとＳ−ＩＮの差が大きくなり、
結果としてエコーのキャンセル量が不足する原因とな
る。[0008] The adaptive operation of the adaptive filter 5 is R-
Based on IN and the error signal, the filter coefficient is updated so that the error signal is minimized. However, the error signal includes background noise input to the microphone 3, thermal noise of the microphone amplifier 4, and the like. The presence of these noise components hinders the adaptive operation of approximating the frequency characteristics and phase characteristics of the adaptive filter 5, and the difference between the pseudo echo obtained by passing through the adaptive filter 5 and S-IN increases,
As a result, the amount of echo cancellation becomes insufficient.
【０００９】また、アダプティブフィルタ５が推定する
周波数特性と位相特性は、スピーカ用アンプ１、スピー
カ２、音響エコーパス７、マイク３、マイク用アンプ４
の周波数特性及び位相特性である。このうち音響エコー
パス７の周波数特性と位相特性はハンズフリー電話機を
設置する場所に応じて変化するものであるが、残りのス
ピーカ用アンプ１、スピーカ２、マイク３、マイク用ア
ンプ４の周波数特性と位相特性は変化しない。The frequency characteristics and phase characteristics estimated by the adaptive filter 5 are determined by the speaker amplifier 1, the speaker 2, the acoustic echo path 7, the microphone 3, and the microphone amplifier 4.
Are the frequency characteristics and the phase characteristics. Of these, the frequency characteristics and phase characteristics of the acoustic echo path 7 vary depending on the location where the hands-free telephone is installed, but the frequency characteristics and phase characteristics of the remaining speaker amplifier 1, speaker 2, microphone 3, and microphone amplifier 4 are different. The phase characteristics do not change.
【００１０】図３はスピーカの一特性例を、そして図４
はマイクの一特性例をそれぞれ示したものである。測定
の関係上、それぞれマイク、スピーカ単体の特性の他に
アンプ、ＰＣＭコーデック（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．７１２相
当）を通過したものを示している。図４から分かるよう
にマイク特性はフラットな特性であるが、図３に示すス
ピーカ特性は複雑なものとなっている。なお、図示して
いないアンプやＰＣＭコーデックの周波数特性は音声帯
域においてほぼフラットである。その結果、アダプティ
ブフィルタ５の周波数特性と位相特性の推定動作は、そ
の大部分が音響エコーパス７とスピーカ２の周波数特性
及び位相特性の推定に費やされることとなる。FIG. 3 shows an example of one characteristic of the speaker, and FIG.
Shows one characteristic example of the microphone. Due to the measurement, in addition to the characteristics of the microphone and the speaker alone, those that have passed through an amplifier and a PCM codec (equivalent to ITU-T G.712) are shown. As can be seen from FIG. 4, the microphone characteristics are flat, but the speaker characteristics shown in FIG. 3 are complicated. The frequency characteristics of an amplifier and a PCM codec not shown are almost flat in the audio band. As a result, most of the operation of estimating the frequency characteristic and the phase characteristic of the adaptive filter 5 is used for estimating the frequency characteristic and the phase characteristic of the acoustic echo path 7 and the speaker 2.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、アダ
プティブフィルタ５が推定すべき周波数特性と位相特性
は、音響エコーパス７とスピーカ２の周波数特性と位相
特性である。このうちスピーカ２の周波数特性と位相特
性はハンズフリー通話毎に変化しないにも係わらず、従
来技術ではそれと音響エコーパス７の周波数特性及び位
相特性とを合わせた推定動作が行われていた。その結
果、複雑なスピーカ特性に更に雑音が加重されると周波
数特性と位相特性の推定が完全に行われず、特にスピー
カ７の周波数特性と位相特性の推定が不十分なものとな
って、エコーのキャンセル動作が不安定になり、またエ
コーキャンセル量が不足する等の問題があった。As described above, the frequency characteristics and the phase characteristics to be estimated by the adaptive filter 5 are the frequency characteristics and the phase characteristics of the acoustic echo path 7 and the speaker 2. Although the frequency characteristic and the phase characteristic of the speaker 2 do not change for each hands-free call, in the prior art, an estimation operation combining the frequency characteristic and the phase characteristic of the acoustic echo path 7 was performed. As a result, if noise is further added to the complicated speaker characteristics, the frequency characteristics and the phase characteristics are not completely estimated. In particular, the estimation of the frequency characteristics and the phase characteristics of the speaker 7 becomes insufficient, and the There were problems such as an unstable canceling operation and an insufficient echo canceling amount.
【００１２】そこで本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、スピーカ特性のように周波数特性と位相特性が固定
的な部分と、音響エコーパスのように動作環境によって
周波数特性と位相特性が変動する部分とを明確に区別
し、前者については固定的なフィルタ特性を与え、そし
て後者についてのみフィルタ特性の推定動作をさせるこ
とによって、推定動作の安定化及び迅速化を同時に達成
し、且つ更なる通話品質の向上をも実現した音響エコー
キャンセラを提供することにある。本発明によれば、現
状のハンズフリー電話機等に特別な手段を付加すること
なく、既存の電話機部品、ＣＰＵ若しくはＤＳＰ関連部
品等、を好適に適用することで上記目的が達成される。In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a portion where frequency characteristics and phase characteristics are fixed such as speaker characteristics, and a portion where frequency characteristics and phase characteristics fluctuate depending on an operating environment such as an acoustic echo path. By providing a fixed filter characteristic for the former, and performing an operation of estimating the filter characteristic only for the latter, the estimation operation is simultaneously stabilized and speeded up, and further communication quality is improved. It is an object of the present invention to provide an acoustic echo canceller which also realizes an improvement in the acoustic echo. According to the present invention, the above object is achieved by suitably applying existing telephone parts, CPU or DSP-related parts, etc., without adding any special means to existing hands-free telephones and the like.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、音響機
器からの出力が同時にその音響機器に入力されることに
より発生するエコーをキャンセルするための音響エコー
キャンセラであって、音響経路上の周波数特性と位相特
性の変動部分の推定動作を行うアダプティブフィルタ
と、音響経路上の周波数特性と位相特性の固定部分を模
擬する係数固定フィルタと、を有する音響エコーキャン
セラが提供される。According to the present invention, there is provided an acoustic echo canceller for canceling an echo generated when an output from an audio device is simultaneously input to the audio device. There is provided an acoustic echo canceller including an adaptive filter that performs an operation of estimating a changing part of a frequency characteristic and a phase characteristic, and a fixed coefficient filter that simulates a fixed part of a frequency characteristic and a phase characteristic on an acoustic path.
【００１４】また本発明によれば、受信音声信号側のス
ピーカと、送信音声信号側のマイクと、前記受信音声信
号側からの受信音声信号に所定の音響特性を付与する係
数固定フィルタと、少なくともスピーカを含み、所定の
音響エコーパス及びマイクに至るまでのそれぞれの音響
経路に対応した音響特性のフィルタ係数を格納し、それ
を前記係数固定フィルタに与えるメモリと、前記係数固
定フィルタからの出力をもとに音響エコーパスの推定動
作を行うアダプティブフィルタと、前記マイク及びマイ
ク用アンプからの送信音声信号より前記アダプティブフ
ィルタからの出力を減算し、その誤差信号を前記アダプ
ティブフィルタの推定動作制御信号として出力する制御
部と、を有するハンズフリー電話機が提供される。Further, according to the present invention, a speaker on the side of the received voice signal, a microphone on the side of the transmitted voice signal, a coefficient fixed filter for giving a predetermined acoustic characteristic to the received voice signal from the side of the received voice signal, Including a speaker, storing a filter coefficient of acoustic characteristics corresponding to each acoustic path up to a predetermined acoustic echo path and a microphone, and providing a memory for providing the coefficient to the coefficient fixed filter, and an output from the coefficient fixed filter. An adaptive filter that performs an operation of estimating an acoustic echo path, and an output from the adaptive filter is subtracted from a transmission audio signal from the microphone and the microphone amplifier, and an error signal is output as an estimation operation control signal of the adaptive filter. And a control unit.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図５は、本発明による音響エコー
キャンセラの基本構成例を示したものである。図５に示
すように、本発明による音響エコーキャンセラは、従来
のアダプティブフィルタ５に加えてさらに任意の周波数
特性と位相特性を固定的にフィルタリング処理するため
のフィルタ８とそのフィルタ係数を記憶するメモリ９と
を備える。フィルタ８は、従来方式によるアダプティブ
フィルタ５の入力側（Ｒ−ＩＮ）に配置され、入力され
た受信音声信号をメモリ９から読み出したフィルタ係数
を用いてフィルタリング処理し、その出力をアダプティ
ブフィルタ５の入力（Ｒ−ＩＮ）に入力する。FIG. 5 shows an example of the basic configuration of an acoustic echo canceller according to the present invention. As shown in FIG. 5, an acoustic echo canceller according to the present invention includes a filter 8 for fixedly filtering arbitrary frequency characteristics and phase characteristics in addition to the conventional adaptive filter 5, and a memory for storing the filter coefficients. 9 is provided. The filter 8 is arranged on the input side (R-IN) of the adaptive filter 5 according to the conventional method, filters the input received voice signal using the filter coefficients read from the memory 9, and outputs the output of the adaptive filter 5 to the adaptive filter 5. Input to input (R-IN).
【００１６】メモリ９には、スピーカ２の周波数特性や
位相特性の測定結果により得られたフィルタ係数が格納
されるため、フィルタ８がメモリ９からのフィルタ係数
を用いて処理した結果はスピーカ２の出力音声と同じに
なる。従って、本発明によればアダプティブフィルタ５
はスピーカ２の周波数特性と位相特性を推定する必要が
なくなる。Since the memory 9 stores the filter coefficients obtained from the measurement results of the frequency characteristics and phase characteristics of the speaker 2, the result of the processing performed by the filter 8 using the filter coefficients from the memory 9 is the same as that of the speaker 2. It will be the same as the output audio. Therefore, according to the present invention, the adaptive filter 5
Eliminates the need to estimate the frequency and phase characteristics of the speaker 2.
【００１７】すなわち、従来方法ではスピーカ２の複雑
な周波数特性及び位相特性のアダプティブフィルタ５に
よる推定が雑音等の存在によって十分に達成できなかっ
たが、本発明によるフィルタ８を用いることによって前
記推定が完全に完了したのと等価な状態が初期状態とし
提供される。よって、本発明のアダプティブフィルタ５
は音響エコーパス７の推定のみを行えばよく、十分なエ
コーキャンセル量と迅速なエコーキャンセル動作の収束
が可能となり、それにより通話品質が一層向上される。That is, in the conventional method, the complex frequency characteristics and phase characteristics of the speaker 2 cannot be sufficiently estimated by the adaptive filter 5 due to the presence of noise or the like, but the estimation can be performed by using the filter 8 according to the present invention. A state equivalent to complete completion is provided as an initial state. Therefore, the adaptive filter 5 of the present invention
Needs only to estimate the acoustic echo path 7, and a sufficient amount of echo cancellation and rapid convergence of the echo cancellation operation can be achieved, thereby further improving the communication quality.
【００１８】なお、上記では特に複雑な特性を有するス
ピーカ２の周波数特性や位相特性のみを対象にフィルタ
８及びメモリ９を使用することを述べたが、それに限ら
ず固定的な周波数特性や位相特性を有する部分、すなわ
ちスピーカ用アンプ１、スピーカ２、マイク３、及びマ
イク用アンプ４から成る合成周波数特性及び合成位相特
性を対象に含めてもよく、さらには変動する音響エコー
パス７についても特定の環境特性、例えば無響室や特定
車両内の周波数特性や位相特性等、をもその対象に含め
ることができる。In the above description, the filter 8 and the memory 9 are used only for the frequency characteristic and the phase characteristic of the speaker 2 having a particularly complicated characteristic. , The synthesized frequency characteristics and the synthesized phase characteristics of the speaker amplifier 1, the speaker 2, the microphone 3, and the microphone amplifier 4 may be included in the target. Characteristics such as frequency characteristics and phase characteristics in an anechoic room or a specific vehicle can also be included in the target.
【００１９】図６は、図１の基本構成例による第１の態
様例を示したものである。図６では新たにインパルス応
答算出用信号発生器１０と、インパルス応答算出用信号
発生器１０と受話信号を切り替えるスイッチ１１を備え
ている。上述した本発明により、フィルタ８のフィルタ
係数としてメモリ９に保存すべきスピーカ２の周波数特
性と位相特性を測定する際に、インパルス応答算出用信
号発生器１０と受話信号を切り替えるスイッチ１１をイ
ンパルス応答算出用信号発生器１０の側に変える。FIG. 6 shows a first embodiment of the basic configuration example of FIG. FIG. 6 newly includes an impulse response calculation signal generator 10 and a switch 11 for switching between the impulse response calculation signal generator 10 and the reception signal. According to the present invention described above, when measuring the frequency characteristic and the phase characteristic of the speaker 2 to be stored in the memory 9 as the filter coefficient of the filter 8, the impulse response calculating signal generator 10 and the switch 11 for switching the reception signal are set to the impulse response. Change to the calculation signal generator 10 side.
【００２０】実際には、インパルス応答算出用信号発生
器１０やスイッチ１１はハンズフリー電話機回路内のＣ
ＰＵ若しくはＤＳＰ回路等を用いて構成されるため、別
途部品や配線を追加すること無く音響特性の測定に最適
なインパルス応答算出用信号を直接発生させることが可
能である。本態様例では、スピーカ２の直近くに音響測
定器１３が設置され、スピーカ２だけの周波数特性と位
相特性（正確には、斜線で示したスピーカ用アンプ１と
スピーカ２の周波数特性と位相特性）を測定した後、そ
れをもとに計算されたフィルタ８のフィルタ係数がマニ
ュアル操作等によってメモリ９に書き込まれる。In practice, the signal generator 10 and the switch 11 for calculating the impulse response are connected to the C in the hands-free telephone circuit.
Since it is configured using a PU or DSP circuit, it is possible to directly generate an impulse response calculation signal optimal for measuring acoustic characteristics without adding any additional parts or wiring. In the present embodiment, the acoustic measuring device 13 is installed in the immediate vicinity of the speaker 2, and the frequency characteristic and the phase characteristic of only the speaker 2 (more precisely, the frequency characteristic and the phase characteristic of the speaker amplifier 1 and the speaker 2 indicated by oblique lines). ), The filter coefficient of the filter 8 calculated based on the measured value is written into the memory 9 by manual operation or the like.
【００２１】一方、図７は、図１の基本構成例による第
２の態様例を示したものである。図７では、図６のイン
パルス応答算出用信号発生器１０及び受話信号を切り替
えるスイッチ１１に加えて、さらにインパルス応答算出
回路１２を備え、本発明の音響キャンセラ自体で（実際
には、ハンズフリー電話機自体で）推定したインパルス
応答を自らメモリ９に保持することが出来る構成として
いる。On the other hand, FIG. 7 shows a second example of the basic configuration shown in FIG. In FIG. 7, an impulse response calculation circuit 12 is provided in addition to the impulse response calculation signal generator 10 and the switch 11 for switching the reception signal in FIG. 6, and the sound canceller itself of the present invention (actually, a hands-free telephone) The configuration is such that the estimated impulse response can be stored in the memory 9 by itself.
【００２２】本態様例では、インパルス応答算出用信号
発生器１０で生成した信号が、スピーカ用アンプ１、ス
ピーカ２、音響エコーパス７を経てマイク３に入力さ
れ、マイク用アンプ４、加算器６を経てインパルス応答
算出回路１２に入力され、インパルス応答算出回路１２
がインパルス応答算出用信号発生器１０と同期して動作
することでインパルス応答を算出し、それをメモリ９に
保持する。In this embodiment, the signal generated by the impulse response calculation signal generator 10 is input to the microphone 3 via the speaker amplifier 1, the speaker 2, and the acoustic echo path 7, and the microphone amplifier 4 and the adder 6 The signal is input to the impulse response calculation circuit 12 through the
Operates in synchronization with the impulse response calculation signal generator 10 to calculate the impulse response and stores it in the memory 9.
【００２３】本態様例でも、インパルス応答算出回路１
２は、インパルス応答算出用信号発生器１０やスイッチ
１１と同様にハンズフリー電話機回路内のＣＰＵ若しく
はＤＳＰ回路等を用いて構成されるため別途部品や配線
を追加する必要は無い。本態様例では、さらにインパル
ス応答算出回路１２で算出されたインパルス応答の算出
結果がフィルタ係数としてメモリ９へ自動的に書き込ま
れる。正確には、斜線で示したスピーカ用アンプ１、ス
ピーカ２、音響エコーパス７、マイク３、マイク用アン
プ４の周波数特性と位相特性の測定結果にもとづくフィ
ルタ係数がメモリ９に書き込まれる。なお、音響エコー
パス７から外乱を排除するため無響室等での測定が行わ
れる。Also in this embodiment, the impulse response calculation circuit 1
2 is configured using a CPU or a DSP circuit in a hands-free telephone circuit, like the impulse response calculation signal generator 10 and the switch 11, so that there is no need to add additional components or wiring. In the present embodiment, the result of the impulse response calculation calculated by the impulse response calculation circuit 12 is automatically written into the memory 9 as a filter coefficient. To be more precise, filter coefficients based on the measurement results of the frequency characteristics and the phase characteristics of the speaker amplifier 1, the speaker 2, the acoustic echo path 7, the microphone 3, and the microphone amplifier 4 indicated by oblique lines are written in the memory 9. The measurement is performed in an anechoic room or the like in order to eliminate disturbance from the acoustic echo path 7.
【００２４】図８は本発明の第１の実施例を示したもの
である。本実施例は図５に示した本発明の基本構成例に
対応しており、ここではフィルタ８にＦＩＲフィルタ
を、そしてメモリ９に不揮発性のフラッシュメモリをそ
れぞれ使用している。なお、その他のスピーカ用アンプ
１、スピーカ２、音響エコーパス７、マイク３、マイク
用アンプ４、アダプティブフィルタ５、加算器６の各動
作は従来例と同様である。FIG. 8 shows a first embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the basic configuration example of the present invention shown in FIG. 5, in which an FIR filter is used for the filter 8 and a nonvolatile flash memory is used for the memory 9. The other operations of the speaker amplifier 1, speaker 2, acoustic echo path 7, microphone 3, microphone amplifier 4, adaptive filter 5, and adder 6 are the same as those in the conventional example.
【００２５】図９には、ＦＩＲフィルタ８、フラッシュ
メモリ９、アダプティブフィルタ５、加算器６からなる
詳細な回路ブロック例を示している。受信信号は、フィ
ルタ係数をフラッシュメモリ９から読み出して使用する
ＦＩＲフィルタ８に入力される。フラッシュメモリ９に
格納されているフィルタ係数は、別途測定しておいたス
ピーカ２のインパルス応答である。このスピーカのイン
パルス応答の例を図１０に示す。このインパルス応答
は、無響室等の雑音の存在しない環境で測定したもので
ある。FIG. 9 shows a detailed circuit block example including the FIR filter 8, the flash memory 9, the adaptive filter 5, and the adder 6. The received signal is input to the FIR filter 8 which reads out the filter coefficient from the flash memory 9 and uses it. The filter coefficient stored in the flash memory 9 is an impulse response of the speaker 2 measured separately. FIG. 10 shows an example of the impulse response of the speaker. This impulse response is measured in an environment free of noise, such as an anechoic room.
【００２６】一例として、インパルス応答のサンプリン
グ値から６４タップのＦＩＲフィルタ８を構成するよう
な場合には、フラッシュメモリ９の１２８バイト領域が
使用される。スピーカ２のインパルス応答をＦＩＲフィ
ルタのフィルタ係数として利用することで、先に述べた
ようにＦＩＲフィルタ８の出力はスピーカ２の出力音声
と同じになる。すなわち、ハンズフリー電話機等の使用
環境の雑音に係わらずスピーカの周波数特性と位相特性
の推定が完全に行われた状態と等価になる。なお、固定
係数が与えられるＦＩＲフィルタ８の回路動作は公知の
ものであり、さらにアダプティブフィルタ５についても
既に図２で説明しているため、ここではそれらについて
説明しない。As an example, when a 64-tap FIR filter 8 is constructed from the sampling value of the impulse response, a 128-byte area of the flash memory 9 is used. By using the impulse response of the speaker 2 as a filter coefficient of the FIR filter, the output of the FIR filter 8 becomes the same as the output sound of the speaker 2 as described above. That is, it is equivalent to a state where the frequency characteristics and the phase characteristics of the speaker are completely estimated irrespective of the noise in the use environment of the hands-free telephone or the like. The circuit operation of the FIR filter 8 to which a fixed coefficient is given is known, and the adaptive filter 5 has already been described with reference to FIG.
【００２７】図１１は、本発明の第２の実施例を示した
ものである。本実施例は図６に示した本発明の第１の態
様例に対応しており、ここでも図８と同様にフィルタ８
にＦＩＲフィルタを、そしてメモリ９に不揮発性のフラ
ッシュメモリを使用している。本例では、さらに図６の
インパルス応答算出用信号発生器としてＭ系列信号発生
器１０を使用している。FIG. 11 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 6, and here, as in FIG.
And an FIR filter, and a nonvolatile flash memory as the memory 9. In this example, the M-sequence signal generator 10 is further used as the impulse response calculation signal generator of FIG.
【００２８】スピーカのインパルス応答を測定する際に
は、スイッチ１１をＭ系列信号発生器１０側に切り替え
てスピーカ２よりＭ系列信号を出力する。出力されたＭ
系列信号は、図６の測定器１３に示すようにマイクによ
って収録され、それをもとによりスピーカ２のインパル
ス応答を算出する。Ｍ系列信号の出力からインパルス応
答を算出する手法については、例えば日本音響学会誌５
２巻１０号（１９９６）ｐｐ．７５２−７５９などに記
載されており、Ｍ系列法ではＭ系列（maximumlength se
quence）と呼ばれる白色性擬似ランダム雑音が測定に使
用される。When measuring the impulse response of the speaker, the switch 11 is switched to the M-sequence signal generator 10 and the M-sequence signal is output from the speaker 2. M output
The sequence signal is recorded by a microphone as shown in the measuring device 13 of FIG. 6, and the impulse response of the speaker 2 is calculated based on the recorded signal. A method of calculating an impulse response from the output of the M-sequence signal is described in, for example, Journal of the Acoustical Society of Japan 5
Vol. 2, No. 10 (1996) pp. 752-759, and the M-sequence method uses an M-sequence (maximum length se
quence) is used for the measurement.
【００２９】なお、収録したインパルス応答に時間的な
ずれが発生する可能性がある。しかしながら、本来のイ
ンパルス応答に対する相違が時間的なずれのみであれ
ば、ＦＩＲフィルタ８の後段に位置するアダプティブフ
ィルタ５によって時間的なずれが吸収されるため、性能
が低下したりすることはない。このようにハンズフリー
電話機等の内部回路でＭ系列発生器１０を構成し、受信
信号とＭ系列信号発生器とを切り替えることで、フラッ
シュメモリ９に設定すべきスピーカ２のインパルス応答
の測定を既存の電話機部品や配線をそのまま利用して行
うことができる。It is to be noted that there is a possibility that a temporal shift occurs in the recorded impulse response. However, if the only difference from the original impulse response is a temporal shift, the adaptive filter 5 located downstream of the FIR filter 8 absorbs the temporal shift, so that the performance does not decrease. By configuring the M-sequence generator 10 with an internal circuit such as a hands-free telephone and switching between the received signal and the M-sequence signal generator, measurement of the impulse response of the speaker 2 to be set in the flash memory 9 is already available. It can be performed by using the telephone parts and wiring of the above as it is.
【００３０】図１２は、本発明の第３の実施例を示した
ものである。本実施例は図７に示した本発明の第２の態
様例に対応しており、これはまた図１１の第２の実施例
において送話信号から分岐した個所にインパルス応答算
出回路１２を付加したものである。このような構成にす
ることで、スイッチ１１をＭ系列発生回路１０の側に切
り替えるだけで、ハンズフリー電話機等それ自体で、フ
ラッシュメモリ９に設定すべきインパルス応答を自動的
に設定できるようになる。FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 7, which is also the same as the second embodiment shown in FIG. It was done. With such a configuration, the impulse response to be set in the flash memory 9 can be automatically set by the hands-free telephone or the like itself by simply switching the switch 11 to the M-sequence generation circuit 10 side. .
【００３１】また、これまで述べた本発明の実施に当た
っては、ＦＩＲフィルタ８を離散フーリエ変換と、離散
フーリエ変換の結果とフラッシュメモリに格納されたフ
ィルタ係数との乗算と、逆離散フーリエ変換とに置き換
えることが可能である。これにより、フィルタ８におけ
る演算処理の高速化が図れる可能性があることは容易に
類推できる。さらに、Ｍ系列信号発生回路１０をインパ
ルス発生回路やＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号発
生回路に置き換えて、それぞれに適するインパルス応答
の測定方法に置き換えることが可能であることも容易に
類推できる。In the above-described embodiment of the present invention, the FIR filter 8 is divided into a discrete Fourier transform, a multiplication of a result of the discrete Fourier transform by a filter coefficient stored in a flash memory, and an inverse discrete Fourier transform. It is possible to replace it. Thus, it can be easily analogized that there is a possibility that the arithmetic processing in the filter 8 can be speeded up. Further, it can be easily analogized that the M-sequence signal generation circuit 10 can be replaced with an impulse generation circuit or a TSP (Time Stretched Pulse) signal generation circuit, and can be replaced with a method of measuring an impulse response suitable for each.
【００３２】図１３には、図１１の第２の実施例で算出
したインパルス応答より求めた周波数特性の一例を示し
ている。一方、図１４には、図１２の第３の実施例で算
出したインパルス応答より求めた周波数特性の一例を示
している。いずれの場合も、インパルス応答の算出地点
は送信音声の信号ライン上である。図１３の特性にはＦ
ＩＲフィルタ８によるスピーカ用アンプ１及びスピーカ
２の特性が含まれるのに対し、図１４の場合にはスピー
カ用アンプ１、スピーカ２、音響エコーパス７、マイク
３、及びマイク用アンプ４の全ての特性が含まれる。こ
のように本発明構成を備えることで、アダプティブフィ
ルタ５の推定動作が軽減され、一層正確で且つ迅速な推
定動作が期待される。FIG. 13 shows an example of the frequency characteristic obtained from the impulse response calculated in the second embodiment of FIG. On the other hand, FIG. 14 shows an example of the frequency characteristic obtained from the impulse response calculated in the third embodiment of FIG. In either case, the calculation point of the impulse response is on the signal line of the transmitted voice. The characteristics in FIG.
While the characteristics of the speaker amplifier 1 and the speaker 2 by the IR filter 8 are included, in the case of FIG. 14, all the characteristics of the speaker amplifier 1, the speaker 2, the acoustic echo path 7, the microphone 3, and the microphone amplifier 4 Is included. By providing the configuration of the present invention, the estimation operation of the adaptive filter 5 is reduced, and a more accurate and quick estimation operation is expected.
【００３３】図１５は、図１の従来例と図１４の特性を
もつ本発明の第３の実施例との適合動作の収束速度及び
残留エコー量の比較例を示したものである。ここでは点
線が本発明の場合を示しており、実線が従来例を示して
いる。これより、本発明の方が明らかに収束速度で優
り、また残留エコーでも２ｄＢほどの改善が見られる。
さらに、収束時の変動量も少なく安定した収束動作が期
待される。FIG. 15 shows a comparison example of the convergence speed and the amount of residual echo of the adaptation operation between the conventional example of FIG. 1 and the third embodiment of the present invention having the characteristics of FIG. Here, the dotted line shows the case of the present invention, and the solid line shows the conventional example. Thus, the present invention clearly has a superior convergence speed, and the residual echo is improved by about 2 dB.
Further, a stable convergence operation is expected with a small amount of fluctuation at the time of convergence.
【００３４】（付記１） 受信音声信号側のスピーカ
と、送信音声信号側のマイクと、前記受信音声信号側か
らの受信音声信号に所定の音響特性を付与する係数固定
フィルタと、少なくともスピーカを含み、所定の音響エ
コーパス及びマイクに至るまでの音響経路に対応した音
響特性のフィルタ係数を格納し、それを前記係数固定フ
ィルタに与えるメモリと、前記係数固定フィルタからの
出力をもとに音響エコーパスの推定動作を行うアダプテ
ィブフィルタと、前記マイク及びマイク用アンプからの
送信音声信号より前記アダプティブフィルタからの出力
を減算し、その誤差信号を前記アダプティブフィルタの
推定動作制御信号として出力する制御部と、を有するこ
とを特徴とするハンズフリー電話機。 （付記２） さらに、受信音声信号側にインパルス応答
算出用信号発生回路を有し、そこからのインパルス応答
算出用信号は前記スピーカを介して出力される、付記１
記載の電話機。 （付記３） さらに、受信音声信号側に前記インパルス
応答算出用信号又は受信音声信号を与えるスイッチを有
する、付記２記載の音響キャンセラ。 （付記４） さらに、送信音声信号側で前記マイクを介
して受信した前記インパルス応答算出用信号からインパ
ルス応答を算出し、その算出結果であるフィルタ係数値
を前記メモリに格納するためのインパルス応答算回路を
有する、付記２又は３記載の電話機。(Supplementary Note 1) A speaker on the receiving audio signal side, a microphone on the transmitting audio signal side, a coefficient fixed filter for giving a predetermined acoustic characteristic to the receiving audio signal from the receiving audio signal side, and at least a speaker A filter for storing acoustic filter characteristics of acoustic characteristics corresponding to a predetermined acoustic echo path and an acoustic path leading to a microphone, and a memory for providing the same to the coefficient fixed filter, and an acoustic echo path based on an output from the coefficient fixed filter. An adaptive filter that performs an estimation operation, and a control unit that subtracts an output from the adaptive filter from a transmission audio signal from the microphone and the microphone amplifier, and outputs an error signal as an estimation operation control signal of the adaptive filter. A hands-free telephone comprising: (Supplementary Note 2) Further, an impulse response calculation signal generation circuit is provided on the received voice signal side, and the impulse response calculation signal therefrom is output via the speaker.
The described telephone. (Supplementary note 3) The acoustic canceller according to Supplementary note 2, further comprising a switch that supplies the impulse response calculation signal or the received audio signal to a received audio signal side. (Supplementary Note 4) Further, an impulse response calculation for calculating an impulse response from the impulse response calculation signal received via the microphone on the transmission sound signal side and storing a filter coefficient value as a calculation result in the memory. 4. The telephone according to claim 2 or 3, further comprising a circuit.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上で説明したように、本発明によれ
ば、アダプティブフィルタに入力される前にスピーカの
インパルス応答をフィルタ係数として係数固定のフィル
タでフィルタリングすることで、従来は雑音が存在する
ために達成し得なかったスピーカの周波数特性と位相特
性の推定が完全に行われた状態が実現され、エコーキャ
ンセル量が顕著に向上する。As described above, according to the present invention, noise is conventionally present by filtering the impulse response of the loudspeaker with a fixed coefficient filter as a filter coefficient before being input to the adaptive filter. As a result, a state in which the estimation of the frequency characteristics and phase characteristics of the loudspeaker, which could not be achieved, is completely performed is realized, and the echo cancellation amount is significantly improved.
【００３６】また本発明によれば、メモリに記録される
インパルス応答に時間的なずれが有ったとしても、本来
のインパルス応答に対する相違が時間的ずれだけであれ
ば、後段に位置するアダプティブフィルタ５によって時
間的なずれが吸収されるため、性能が低下することが無
い。その結果、メモリ９に設定するインパルス応答の設
定に対する制限が緩やかになり、動作も安定化される。Further, according to the present invention, even if there is a time lag in the impulse response recorded in the memory, if the difference from the original impulse response is only a time lag, the adaptive filter located at the subsequent stage 5 absorbs a time lag, so that the performance does not decrease. As a result, the restriction on the setting of the impulse response set in the memory 9 is relaxed, and the operation is stabilized.
【００３７】さらに本発明によれば、インパルス応答算
出用信号発生器、及び受信信号とインパルス応答算出用
信号発生器とを切り替えるスイッチを備えることで、メ
モリに設定すべきスピーカのインパルス応答の測定をハ
ンズフリー電話機等の内部回路部品や配線だけで行うこ
とができ、別の部品を追加したり改造したりする必要は
ない。Further, according to the present invention, the provision of the signal generator for calculating the impulse response and the switch for switching between the received signal and the signal generator for calculating the impulse response makes it possible to measure the impulse response of the speaker to be set in the memory. It can be performed only with internal circuit components and wiring such as a hands-free telephone, and there is no need to add or modify another component.
【００３８】さらにまた本発明によれば、送話信号から
分岐した個所にインパルス応答算出回路１２を備えるこ
とで、メモリに設定すべきスピーカのインパルス応答
を、パス切り替えスイッチをインパルス応答算出用信号
発生器の側に切り替えるだけで可能となる。Further, according to the present invention, the impulse response calculation circuit 12 is provided at a position branched from the transmission signal, so that the impulse response of the speaker to be set in the memory can be changed by using the path changeover switch to generate the impulse response calculation signal. Just switch to the container side.
【図１】従来の音響エコーキャンセラのブロック構成例
を示した図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a block configuration example of a conventional acoustic echo canceller.
【図２】アダプティブフィルタの一構成例を示した図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an adaptive filter.
【図３】スピーカの一特性例を示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of characteristics of a speaker.
【図４】マイクの一特性例を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of one characteristic of a microphone.
【図５】本発明による音響キャンセラの基本構成例を示
した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a basic configuration of an acoustic canceller according to the present invention.
【図６】図５の基本構成による第１の態様例を示した図
である。FIG. 6 is a diagram showing a first example of the mode according to the basic configuration of FIG. 5;
【図７】図５の基本構成による第２の態様例を示した図
である。FIG. 7 is a diagram showing a second example of the mode according to the basic configuration of FIG. 5;
【図８】本発明の第１の実施例を示した図である。FIG. 8 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図９】演算ブロックの一構成例を示した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of an operation block.
【図１０】スピーカのインパルス応答の一例を示した図
である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an impulse response of a speaker.
【図１１】本発明の第２の実施例を示した図である。FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第３の実施例を示した図である。FIG. 12 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図１３】第２の実施例で算出したインパルス応答より
求めた周波数特性の一例を示した図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a frequency characteristic obtained from the impulse response calculated in the second embodiment.
【図１４】第３の実施例で算出したインパルス応答より
求めた周波数特性の一例を示した図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a frequency characteristic obtained from an impulse response calculated in the third embodiment.
【図１５】従来例と本発明の第３の実施例との適合動作
の収束速度及び残留エコー量の比較例を示した図であ
る。FIG. 15 is a diagram showing a comparative example of the convergence speed and the amount of residual echo in the adaptation operation between the conventional example and the third embodiment of the present invention.
１…スピーカ用アンプ ２…スピーカ ３…マイク ４…マイク用アンプ ５…アダプティブフィルタ ６…加算器 ７…音響エコーパス ８…フィルタ ９…メモリ １０…インパルス応答算出用信号発生器 １１…スイッチ １２…インパルス応答算出回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Speaker amplifier 2 ... Speaker 3 ... Microphone 4 ... Microphone amplifier 5 ... Adaptive filter 6 ... Adder 7 ... Acoustic echo path 8 ... Filter 9 ... Memory 10 ... Impulse response calculation signal generator 11 ... Switch 12 ... Impulse response Calculation circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 千晴 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 栗原 秀明 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5K027 AA00 BB03 DD10 HH03 5K046 AA02 BA05 BB01 CC29 HH14 HH19 HH26 HH29 HH37 HH79 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Chiharu Kawai 4-1-1 Kamikadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (72) Inventor Hideaki Kurihara 4-1-1 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture No. 1 Fujitsu Limited F term (reference) 5K027 AA00 BB03 DD10 HH03 5K046 AA02 BA05 BB01 CC29 HH14 HH19 HH26 HH29 HH37 HH79
Claims (5)
器に入力されることにより発生するエコーをキャンセル
するための音響エコーキャンセラであって、 音響経路上の周波数特性と位相特性の変動部分の推定動
作を行うアダプティブフィルタと、 音響経路上の周波数特性と位相特性の固定部分を模擬す
る係数固定フィルタと、を有することを特徴とする音響
エコーキャンセラ。1. An acoustic echo canceller for canceling an echo generated when an output from an audio device is simultaneously input to the audio device, wherein a fluctuation portion of a frequency characteristic and a phase characteristic on an acoustic path is estimated. An acoustic echo canceller comprising: an adaptive filter that performs an operation; and a fixed coefficient filter that simulates a fixed part of a frequency characteristic and a phase characteristic on an acoustic path.
読み出され、前記周波数特性と位相特性の固定部分に対
応するフィルタ係数が格納されるメモリを備える、請求
項１記載の音響エコーキャンセラ。2. The acoustic echo canceller according to claim 1, further comprising a memory that is read by said coefficient fixed filter and stores filter coefficients corresponding to fixed parts of said frequency characteristics and phase characteristics.
を算出するための信号を発生するインパルス応答算出用
信号発生部を有する、請求項２記載の音響エコーキャン
セラ。3. The acoustic echo canceller according to claim 2, further comprising an impulse response calculation signal generator for generating a signal for calculating an impulse response of said audio device.
インパルス応答算出用信号からインパルス応答を算出
し、その算出結果であるフィルタ係数値を前記メモリに
格納するインパルス応答算出部を備える、請求項３に記
載の音響エコーキャンセラ。4. An impulse response calculation unit for calculating an impulse response from the impulse response calculation signal input to the audio device, and storing a filter coefficient value as a calculation result in the memory. 3. The acoustic echo canceller according to 3.
性を付与する係数固定フィルタと、 少なくともスピーカを含み、所定の音響エコーパス及び
マイクに至るまでの音響経路に対応した音響特性のフィ
ルタ係数を格納し、それを前記係数固定フィルタに与え
るメモリと、 前記係数固定フィルタからの出力をもとに音響エコーパ
スの推定動作を行うアダプティブフィルタと、 前記マイク及びマイク用アンプからの送信音声信号より
前記アダプティブフィルタからの出力を減算し、その誤
差信号を前記アダプティブフィルタの推定動作制御信号
として出力する制御部と、を有することを特徴とするハ
ンズフリー電話機。5. A speaker on a receiving audio signal side, a microphone on a transmitting audio signal side, a coefficient fixed filter for giving a predetermined acoustic characteristic to a receiving audio signal from the receiving audio signal side, A memory for storing filter coefficients of acoustic characteristics corresponding to an acoustic echo path and an acoustic path leading to a microphone, and providing the same to the coefficient fixed filter, and an operation of estimating an acoustic echo path based on an output from the coefficient fixed filter. And a control unit that subtracts an output from the adaptive filter from a transmission audio signal from the microphone and the microphone amplifier, and outputs an error signal as an estimation operation control signal of the adaptive filter. A hands-free telephone characterized by the following.
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